李 琬,項(xiàng)洪濤,何 寧,王雪揚(yáng),曾玲玲,劉 淼,姜連子,姜 輝,劉 佳

(1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 耕作栽培研究所,哈爾濱 150086;2. 黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械工程科學(xué)研究院綏化分院,黑龍江綏化 152054;3.黑龍江生物科技職業(yè)學(xué)院,哈爾濱 150025)

綠豆(Vignaradiata)是豆科菜豆族豇豆屬一年生草本植物,是中國(guó)重要的傳統(tǒng)食用豆類(lèi)作物之一,在國(guó)內(nèi)具有悠久的栽培歷史。綠豆籽粒具有高蛋白、低脂肪、藥食同源等特點(diǎn),是現(xiàn)代功能性食品開(kāi)發(fā)的重要資源[1]。綠豆生育期短、抗旱耐瘠薄、適應(yīng)性強(qiáng),在農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革中具有重要作用[2]。綠豆起源于熱帶,屬于冷敏感作物,對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境中的溫度具有較高要求,低溫環(huán)境下會(huì)遭受冷害損傷。尤其是初花期,綠豆對(duì)溫度極為敏感,作為營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的并存關(guān)鍵期,初花期發(fā)生冷害會(huì)減少柱頭的花粉粒數(shù)量和質(zhì)量,導(dǎo)致花莢脫落,產(chǎn)量降低[3]。

在生育進(jìn)程中,作物會(huì)不可避免地受到低溫的影響,這也是抑制作物生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的最主要逆境之一[4]。低溫脅迫對(duì)作物的生理代謝活動(dòng)具有明顯的影響,使作物產(chǎn)生復(fù)雜的生物化學(xué)和生理學(xué)上的響應(yīng)[5]。低溫脅迫能夠引起作物體內(nèi)活性氧類(lèi)物質(zhì)、抗氧化酶活性、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量等發(fā)生變化[6]。一般而言,冷害可以導(dǎo)致作物氧化應(yīng)激反應(yīng)劇烈增強(qiáng),導(dǎo)致活性氧類(lèi)物質(zhì)異常累積,并引發(fā)細(xì)胞膜質(zhì)過(guò)氧化,進(jìn)而引起細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)蛋白和酶的空間結(jié)構(gòu)改變,打亂細(xì)胞正常的生理功能和代謝活動(dòng),質(zhì)膜透性增大、胞內(nèi)電解質(zhì)外滲,最終可能使得細(xì)胞死亡[7]。

低溫條件下,脅迫起初誘發(fā)超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)等抗氧化酶活性提高,以清除過(guò)量積累的活性氧類(lèi)物質(zhì)(ROS),進(jìn)而起到抵御低溫?fù)p傷的作用;可溶性糖、脯氨酸等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量提高,以維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞運(yùn)輸和調(diào)節(jié)滲透壓,具有一定的抗性和保護(hù)作用[4]。在低溫脅迫下,植物自身會(huì)產(chǎn)生對(duì)逆境的適應(yīng)性反應(yīng),隨著溫度降低,植物體內(nèi)的SOD、POD和CAT活性在一定范圍內(nèi)都呈上升趨勢(shì),可溶性糖和可溶性蛋白含量也呈上升的趨勢(shì)。SOD、POD和CAT活性的提高是作物應(yīng)對(duì)低溫逆境時(shí)的自我保護(hù)行為,以增強(qiáng)作物對(duì)低溫的耐受力[8]。但隨著低溫強(qiáng)度的增加,植物的自我保護(hù)機(jī)制遭到破壞,導(dǎo)致生理代謝受損,諸如抗氧化酶活性急速降低、ROS大量積累,并對(duì)細(xì)胞膜系統(tǒng)、脂類(lèi)、蛋白質(zhì)和核酸等大分子產(chǎn)生強(qiáng)烈的破壞作用,最終誘發(fā)作物的生理機(jī)制遭到不可逆破壞并引起減產(chǎn)。研究表明,苗期低溫可導(dǎo)致小豆百粒質(zhì)量下降2.58%～10.61%[9],花期低溫可引起綠豆產(chǎn)量下降10.29%～30.88%[10]。

當(dāng)前,國(guó)內(nèi)關(guān)于低溫脅迫的研究主要集中在大宗糧食作物上,對(duì)食用豆類(lèi)作物的低溫脅迫研究較少,尤其是關(guān)于植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑緩解綠豆花期低溫脅迫的生理響應(yīng)研究較少。因此本試驗(yàn)于初花期對(duì)綠豆進(jìn)行低溫脅迫,開(kāi)展冷害及預(yù)噴施S3307對(duì)綠豆葉片抗逆生理及產(chǎn)量的影響研究,重點(diǎn)從活性氧類(lèi)物質(zhì)積累-抗氧化酶活性-滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量-產(chǎn)量這一主線進(jìn)行試驗(yàn),旨在分析S3307抵御綠豆花期低溫的作用,以期為綠豆抗冷栽培及保產(chǎn)和豐產(chǎn)提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試綠豆品種為‘綠豐5號(hào)’(本文用L5表示)和‘綠豐2號(hào)’(本文用L2表示),由國(guó)家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系齊齊哈爾試驗(yàn)站饋贈(zèng)。供試植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑為S3307,由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)化控研究中心提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所盆栽場(chǎng)(N 45°75′, E 126°63′)及人工氣候室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理,每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù),具體設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。試驗(yàn)采用盆栽方式,盆高23 cm、直徑25 cm,每盆裝自然風(fēng)干壤土 5.5 kg,播種后覆土200 g,每盆播種15株 (5穴×3株),待植株長(zhǎng)至V2期時(shí),每盆定苗5株,其中每處理使用30盆,指定15盆用于生理取樣,剩余15盆用于測(cè)產(chǎn)。待所有植株生長(zhǎng)至初花期,即50%以上植株現(xiàn)蕾開(kāi)花時(shí),于處理當(dāng)天 9:00,葉面噴施濃度為50 mg·L-1的S3307(該濃度系本課題組前期濃度比較試驗(yàn)篩選所得),折合用液量為22.5 mL·m-2。翌日上午9:00進(jìn)行低溫處理,處理溫度平均為15 ℃,溫度24 h變化趨勢(shì)見(jiàn)圖1。低溫24 h后,開(kāi)始第一次取樣,之后每24 h進(jìn)行取樣,本試驗(yàn)共取樣5次,記為取樣 1～5 d。同時(shí)各處理在取樣期間每天解除低溫脅迫3盆,恢復(fù)正常氣溫條件。盆栽全生育期根據(jù)實(shí)際氣溫和降雨情況,適時(shí)澆水直至成熟測(cè)產(chǎn)。

圖1 24 h溫度變化Fig.1 Change of temperature in 24 hours

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案Table 1 Experiment design

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1 取樣方法 各處理分別取樣,將綠豆植株葉片(每盆4株,倒3葉)迅速剪下裝入事先標(biāo)記好的自封袋內(nèi),并立即放入液氮中,充分冷凍后置于-80 ℃冰箱中保存,供測(cè)定生理指標(biāo)使用。將每盆剩余1株植株的倒三葉片剪取1.0 cm2的方塊,然后用去離子水清洗,放入盛有去離子水的試管中,以備測(cè)定電解質(zhì)滲透率。

1.3.2 測(cè)定方法 過(guò)氧化氫(H2O2)含量使用試劑盒測(cè)定,主要采用氧化硫酸鈦比色法。采用羥胺氧化法測(cè)定超氧陰離子產(chǎn)生速率,具體操作方法參照高俊鳳[15]的方法。采用氮藍(lán)四唑(NBT)法測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)活性,采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過(guò)氧化物酶(POD)活性,采用分解過(guò)氧化氫含量速率法測(cè)定過(guò)氧化氫酶(CAT)活性,具體操作規(guī)程按照李合生等[16]的方法。采用茚三酮比色法測(cè)定脯氨酸含量,可溶性糖含量測(cè)定采用硫酸蒽酮比色法,具體操作規(guī)程按照張憲政[17]的方法。

表2 不同品種、不同處理和不同取樣時(shí)間下葉片H2O2含量的方差分析(F值)Table 2 Variance analysis of leaf H2O2 content on rate under different varieties, different treatments and different sampling times(F value)

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2010處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)并作圖,使用DPS軟件選擇新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性差異檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫脅迫及噴施S3307對(duì)綠豆葉片活性氧類(lèi)物質(zhì)積累的影響

2.1.1 對(duì)葉片過(guò)氧化氫(H2O2)含量的影響 由圖2可知,正常條件下,預(yù)噴施S3307對(duì)綠豆葉片內(nèi)H2O2含量的積累影響較小,經(jīng)過(guò)方差分析可知,僅L5品種處理第5天時(shí),T1較CK顯著低 2.42%。低溫處理引起葉片內(nèi)H2O2含量迅速積累,方差分析結(jié)果表明,不論是L5還是L2,各取樣時(shí)間內(nèi),T2處理的H2O2含量均顯著高于CK。噴施S3307可有效降低低溫條件下綠豆葉片內(nèi)H2O2含量,L5在處理1～5 d時(shí),T3較T2分別降低8.54%、8.11%、7.95%、6.45%和6.09%,方差分析結(jié)果表明T3均顯著低于T2。L2在處理1～5 d時(shí),T3較T2分別降低3.04%、 2.51%、4.81%、6.47%和4.30%,方差分析結(jié)果表明T3均顯著低于T2。由表2可知,不同品種(A)、不同處理(B)和不同取樣時(shí)間(C)對(duì)H2O2含量達(dá)極顯著影響(F值分別為845.98、1318.76和228.79),雙因素A×B(F=34.45)、A×C (F=11.48)和B×C(F=87.25)互作效應(yīng)對(duì)H2O2含量具有極顯著影響,而三因素A×B×C交互作用(F= 2.15)對(duì)H2O2含量達(dá)到顯著影響。

不同小寫(xiě)字母表示同一天內(nèi)不同處理間差異在P<0.05水平具有顯著性,誤差線所示為標(biāo)準(zhǔn)誤差。下同

圖3 不同處理下綠豆葉片的超氧陰離子產(chǎn)生速率 Production rate in leaves of mung bean under different treatments

表3 不同品種、不同處理和不同取樣時(shí)間下綠豆葉片產(chǎn)生速率的方差分析(F值)Table 3 Variance analysis of leaf production on rate under different varieties, different treatments and different sampling time(F value)

2.2 低溫脅迫及噴施S3307對(duì)綠豆葉片抗氧化酶系統(tǒng)的影響

2.2.1 對(duì)葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響 從圖4可以看出,正常溫度條件下,預(yù)噴施S3307對(duì)綠豆葉片內(nèi)SOD活性沒(méi)有顯著性影響。低溫處理對(duì)SOD活性具有明顯的提高作用,方差分析結(jié)果表明,不論是L5還是L2,各取樣時(shí)間內(nèi),T2均顯著高于CK。預(yù)噴施S3307可進(jìn)一步有效提高低溫條件下綠豆葉片內(nèi)SOD活性,就L5來(lái)說(shuō),處理1～5 d時(shí),T3較T2分別提高 11.17%、 8.53%、12.40%、16.63%和16.62%,經(jīng)方差分析可知T3均顯著高于T2。就L2來(lái)說(shuō),處理1～5 d時(shí),T3處理的SOD活性均高于T2處理,方差分析結(jié)果表明T3較T2分別顯著提高 35.47%、60.89%、69.02%、29.57%和 22.04%。由表4可知,不同品種、不同處理和不同取樣時(shí)間對(duì)綠豆葉片SOD活性均具有極顯著影響,且雙因素交互和三因素交互作用對(duì)SOD活性也達(dá)極顯著影響。

圖4 不同處理下綠豆葉片的SOD活性Fig.4 SOD activity in leaves of mung bean under different treatments

表4 不同品種、不同處理和不同取樣時(shí)間下綠豆葉片SOD活性的方差分析(F值)Table 4 Variance analysis of leaf SOD activity under different varieties, different treatments and different sampling time(F value)

2.2.2 對(duì)葉片過(guò)氧化物酶(POD)活性的影響 從圖5可以看出,正常條件下,預(yù)噴施S3307對(duì)綠豆葉片POD活性具有一定影響,不同品種間差異較大,就L5來(lái)說(shuō),方差分析結(jié)果表明T1與CK之間差異不顯著。就L2來(lái)說(shuō),處理后1～2 d表現(xiàn)為T(mén)1較CK高3.05%和6.01%,方差分析結(jié)果表明差異均達(dá)到顯著水平。低溫處理引起POD活性增強(qiáng),就L5來(lái)說(shuō),方差分析結(jié)果表明T2與CK之間的差異均達(dá)到顯著水平。就L2來(lái)說(shuō),處理后 4～5 d表現(xiàn)為T(mén)2較CK高48.26%和37.69%,方差分析結(jié)果表明差異均達(dá)到顯著水平。噴施S3307可進(jìn)一步提高綠豆葉片POD活性,呈線性升高的變化趨勢(shì)。方差分析結(jié)果表明,不論是L5還是L2,各取樣時(shí)間內(nèi),T3均顯著高于T2。另外,由表5可知,不同品種、不同處理和取樣時(shí)間及其雙因素和三因素交互作用對(duì)綠豆葉片POD活性均存在極顯著影響。

圖5 不同處理下綠豆葉片的POD活性Fig.5 POD activity in leaves of mung bean under different treatments

表5 不同品種、不同處理和不同取樣時(shí)間下綠豆葉片POD活性的方差分析(F值)Table 5 Variance analysis of leaf POD activity under different varieties, different treatments and different sampling time(F value)

2.2.3 對(duì)葉片過(guò)氧化氫酶(CAT)活性的影響 由圖6可知,正常溫度下,預(yù)噴施S3307對(duì)綠豆葉片活性影響不大,經(jīng)方差分析可知,僅L5處理的第3天、L2處理的第4天,T1顯著高于CK,這可能與取樣誤差有關(guān)。低溫處理對(duì)綠豆葉片CAT活性影響較大。就L5來(lái)說(shuō),與CK相比,T2分別提高了66.67%、16.00%、178.57%、95.45%和 144.44%,經(jīng)方差分析可知,除處理第2天外,其他取樣時(shí)間,T2均顯著高于CK。就L2來(lái)說(shuō),與CK相比,T2分別提高了10.00%、33.33%、 105.88%、241.67%和178.57%,經(jīng)方差分析可知,處理后2～5 d時(shí),T2均顯著高于CK。噴施S3307具有提高CAT活性的調(diào)節(jié)效應(yīng),方差分析結(jié)果表明,處理后2～5 d時(shí),L5和L2均表現(xiàn)為T(mén)3顯著高于T2。由表6可知,不同品種、不同處理、不同取樣時(shí)間和不同處理×不同取樣時(shí)間對(duì)綠豆葉片CAT活性達(dá)極顯著影響,不同品種、不同處理、取樣時(shí)間的三因素互作對(duì)CAT活性具有顯著影響,而不同品種×不同處理和不同品 種×不同取樣時(shí)間的交互作用對(duì)CAT活性影響不顯著。

圖6 不同處理下綠豆葉片的CAT活性Fig.6 CAT activity in leaves of mung bean under different treatments

表6 不同品種、不同處理和不同取樣時(shí)間下綠豆葉片CAT活性的方差分析(F值)Table 6 Variance analysis of leaf CAT activity under different varieties, different treatments and different sampling time(F value)

2.2.4 對(duì)葉片SOD/POD的影響 由表7可知,正常氣溫條件下噴施S3307,SOD/POD整體呈降低的變化趨勢(shì),有利于提高根系對(duì)逆境的抗性,但方差分析結(jié)果表明,各品種內(nèi)的T1和CK之間無(wú)顯著性差異。低溫引起綠豆葉片內(nèi)SOD/POD整體呈升高趨勢(shì),就L5來(lái)說(shuō),處理后1 d、 3～5 d時(shí)均表現(xiàn)為T(mén)2>CK;就L2來(lái)說(shuō),處理后1～5 d均表現(xiàn)為T(mén)2>CK;這不利于作物對(duì)低溫的抵抗,但方差分析結(jié)果表明,各品種內(nèi)的T2與CK之間的差異未達(dá)到顯著差異水平。噴施S3307對(duì)不同品種SOD/POD值的調(diào)控效應(yīng)不同,就L5來(lái)說(shuō),處理1～5 d時(shí),T3均低于T2,方差分析結(jié)果表明,處理2～5 d時(shí),T3顯著低于T2(P<0.05)。就L2來(lái)說(shuō),處理1～3 d時(shí),表現(xiàn)為T(mén)3>T2,但方差分析結(jié)果表明T3與T2之間未達(dá)到顯著差異;處理4～5 d時(shí),T3均低于T2,方差分析結(jié)果表明T3與T2之間達(dá)到顯著差異水平(P<0.05)。

表7 不同處理下綠豆葉片的SOD/POD值Table 7 SOD/POD value in leaves of mung bean under different treatments

2.3 低溫脅迫及噴施S3307對(duì)綠豆葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

2.3.1 對(duì)葉片脯氨酸含量的影響 從圖7可以看出,預(yù)噴施S3307對(duì)綠豆葉片脯氨酸含量具有一定的調(diào)控效應(yīng)。就L5來(lái)看,處理1～5 d時(shí),與CK相比,T2分別增加了3.73%、18.27%、 37.29%、23.59%和3.49%,方差分析結(jié)果表明,處理2～4 d時(shí),T1顯著高于CK。就L2而言,處理1～5 d時(shí),與CK相比,T2分別增加了 11.72%、43.77%、79.68%、72.66%和50.19%,方差分析結(jié)果表明,處理3～5 d時(shí),T1顯著高于CK。整體來(lái)看,預(yù)噴施S3307對(duì)綠豆葉片脯氨酸含量具有調(diào)增的效應(yīng),這對(duì)綠豆抵御低溫有利。低溫引起綠豆葉片內(nèi)脯氨酸含量增加,就L5來(lái)看,處理1～5 d時(shí),T3較CK分別增加了 1.07%、7.41%、9.20%、9.65%和5.49%,但方差分析結(jié)果表明各取樣時(shí)期T3與CK之間差異均不顯著。就L2而言,處理1～5 d時(shí),T3較CK分別增加了26.37%、49.06%、74.10%、19.48%和0.77%,方差分析結(jié)果表明,處理1～3 d時(shí),T3與CK之間差異達(dá)到顯著水平。低溫條件下噴施S3307可進(jìn)一步提高脯氨酸含量,就L5來(lái)說(shuō),經(jīng)方差分析可知,處理1～5 d時(shí),T3較T2分別顯著增加了31.13%、14.25%、36.36%、 42.54%和6.62%;就L2而言,經(jīng)方差分析可知,處理1～5 d時(shí),T3與T2之間未達(dá)到顯著差異水平。由表8可知,除不同品種和不同取樣時(shí)間對(duì)脯氨酸含量影響不顯著外,不同品種、不同處理、不同取樣時(shí)間及其雙因素和三因素交互作用對(duì)脯氨酸含量均具有極顯著影響。

圖7 不同處理下綠豆葉片的脯氨酸含量Fig.7 Proline content in leaves of mung bean under different treatments

表8 不同品種、不同處理和不同取樣時(shí)間下綠豆葉片脯氨酸含量的方差分析(F值)Table 8 Variance analysis of leaf proline content under different varieties, different treatments and different sampling time(F value)

2.3.2 對(duì)葉片可溶性糖含量的影響 由圖8可知,預(yù)噴施S3307對(duì)可溶性糖含量具有一定的調(diào)節(jié)作用。對(duì)L5來(lái)說(shuō),處理1～5 d時(shí),T2較CK分別增加了9.25%、3.92%、0.86%、6.51%和 2.43%,方差分析結(jié)果表明,處理1 d和3 d時(shí),T1顯著高于CK。對(duì)L2而言,經(jīng)方差分析可知僅在處理2 d時(shí),T1顯著高于CK,其他取樣時(shí)期二者無(wú)顯著差異。低溫引起綠豆葉片內(nèi)可溶性糖含量增加,就L5來(lái)看,處理1～5 d時(shí),T3較CK分別增加了7.57%、8.71%、29.05%、40.60%和 25.00%,經(jīng)方差分析可知,除處理2 d外,其他取樣時(shí)期T3與CK之間差異均達(dá)到顯著水平。就L2而言,處理1～5 d時(shí),T3較CK分別增加了5.25%、14.37%、16.94%、31.21%和5.63%,方差分析結(jié)果表明,處理2～5 d時(shí),T3與CK之間差異達(dá)到顯著水平。低溫條件下噴施S3307可進(jìn)一步提高可溶性糖含量,就L5來(lái)說(shuō),經(jīng)方差分析可知,處理1～5 d時(shí),T3較T2分別顯著增加了9.43%、15.01%、9.41%、8.32%和8.88%;就L2而言,處理1～5 d時(shí),T3較T2分別增加 5.50%、6.22%、4.26%、11.82%和6.67%,方差分析結(jié)果表明,處理2～5 d時(shí),T3與T2之間差異達(dá)到顯著水平。由表9可知,不同品種、不同處理和取樣時(shí)間對(duì)可溶性糖含量具有極顯著影響,不同品種×不同處理和不同處理×不同取樣時(shí)間的雙因素交互作用以及不同品種×不同處理×不同取樣時(shí)間的三因素交互作用對(duì)可溶性糖含量具有極顯著影響。

圖8 不同處理下綠豆葉片的可溶性糖含量Fig.8 Soluble sugar content in leaves of mung bean under different treatments

表9 不同品種、不同處理和不同取樣時(shí)間下綠豆葉片可溶性糖含量的方差分析(F值)Table 9 Variance analysis of leaf soluble sugar content under different varieties, different treatments and different sampling time(F value)

2.4 低溫脅迫及噴施S3307對(duì)綠豆產(chǎn)量的影響

由表10可知,正常條件下,初花期噴施S3307具有提高綠豆盆栽產(chǎn)量的效應(yīng),‘綠豐5號(hào)’表現(xiàn)為T(mén)1較CK高出1.49 g·盆-1,增幅為 5.67%,經(jīng)方差分析可知達(dá)到顯著差異水平(P<0.05);‘綠豐2號(hào)’的T1較CK高出2.33g·盆-1,增幅為8.73%,方差分析結(jié)果表明二者之間差異顯著(P<0.05)。初花期冷害引起綠豆產(chǎn)量下降,方差分析結(jié)果表明‘綠豐5號(hào)’處理 1～5 d時(shí),T2較CK相比均顯著降低P<0.05);單盆產(chǎn)量降幅分別為11.58%、17.78%、27.19%、33.24%和46.27%;‘綠豐2號(hào)’處理 1～5 d時(shí),T2較CK相比均顯著降低P<0.05);單盆產(chǎn)量降幅分別為12.74%、18.82%、 28.04%、36.58%和44.75%。冷害條件下預(yù)噴施S3307具有提高產(chǎn)量的調(diào)控效應(yīng),就‘綠豐5號(hào)’來(lái)說(shuō),處理1～5 d時(shí),T3較T2每盆分別增加了1.88 g、1.69 g、1.56 g、1.20 g和1.31 g,增幅分別為8.10%、7.83%、8.16%、 6.85%和 9.28%,方差分析結(jié)果表明T3與T2之間達(dá)到顯著差異水平(P<0.05);就‘綠豐2號(hào)’來(lái)說(shuō),處理 1～5 d時(shí),T3較T2每盆分別增加了 2.27 g、 2.35 g、1.80 g、2.33 g和2.36 g,增幅分別為 9.75%、10.85%、9.38%、13.77%和 16.01%,方差分析結(jié)果表明T3與T2之間達(dá)到顯著差異水平(P<0.05)。由表11可知,不同品種、不同處理和取樣時(shí)間對(duì)單盆產(chǎn)量具有極顯著影響,不同品種×不同處理和不同處理×不同取樣時(shí)間的雙因素交互作用對(duì)單盆產(chǎn)量也具有極顯著影響,而不同品種×不同時(shí)間和不同品種×不同處理×不同取樣時(shí)間的三因素交互作用對(duì)單盆產(chǎn)量影響不顯著。

表10 不同處理下綠豆的單盆產(chǎn)量Table 10 Yield per pot of mung bean under different treatments

表11 不同品種、不同處理和不同取樣時(shí)間下綠豆產(chǎn)量的方差分析(F值)Table 11 Variance analysis of mung bean yield under different varieties, different treatments and different sampling time(F value)

3 討 論

低溫作為農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中不可避免的自然災(zāi)害,是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的重要非生物脅迫之一[18-19]。低溫可導(dǎo)致植物體內(nèi)活性氧代謝失衡、自由基積累、細(xì)胞膜透性增加、代謝紊亂,及蛋白質(zhì)變性、核苷酸損傷等,嚴(yán)重時(shí)可致細(xì)胞死亡[20],從而造成植物嚴(yán)重受損甚至絕產(chǎn)。

滲透調(diào)節(jié)是植物抵御低溫逆境的另一種重要生理機(jī)制[8]。脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白是植物體內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),在提高植物抗性方面發(fā)揮著重要作用[28]?？扇苄蕴呛透彼崾侵参飸?yīng)對(duì)低溫脅迫重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),耐寒性強(qiáng)的種質(zhì)在低溫下能迅速積累可溶性糖和脯氨酸,以提高細(xì)胞液濃度,降低冰點(diǎn)溫度,保持細(xì)胞不至于遇冷凝固。植物可溶性糖含量與耐寒性總體上呈正相關(guān)關(guān)系,而脯氨酸含量與耐寒性的關(guān)系尚無(wú)統(tǒng)一定論[29]。本研究結(jié)果表明,低溫脅迫引起綠豆葉片可溶性糖含量顯著提高,這與趙晶晶[3]的研究結(jié)果類(lèi)似。但脯氨酸含量的變化因品種而異,低溫脅迫對(duì)‘綠豐5號(hào)’葉片內(nèi)脯氨酸含量沒(méi)有顯著影響,但可顯著提高‘綠豐2號(hào)’葉片內(nèi)的脯氨酸含量,這可能與兩個(gè)品種的抗冷基因的誘導(dǎo)表達(dá)不同有關(guān),因?yàn)槟婢趁{迫下,植物體內(nèi)脯氨酸的積累主要由其生物合成降解共同作用調(diào)控,有報(bào)道指出低溫脅迫下脯氨酸的積累與脯氨酸合成酶基因——鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨酶基因(OAT)和△′-吡咯林-5-羧酸合成酶基因(P5CS)基因表達(dá)的提高,以及脯氨酸脫氫酶基因(ProDH)表達(dá)的下降有關(guān)[30]。本研究表明低溫條件下,噴施S3307能進(jìn)一步提高滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量,顯著提高可溶性糖的含量,這與趙晶晶[3]、項(xiàng)洪濤等[14]的研究結(jié)果相同。可溶性糖含量的提高有利于提高植物的抗逆性,因?yàn)榭扇苄蕴鞘侵参矬w內(nèi)的重要代謝產(chǎn)物,能與水結(jié)合,促進(jìn)細(xì)胞束縛水含量積累并增強(qiáng)細(xì)胞液的流動(dòng)性,維持細(xì)胞的正常功能[31],并且可溶性糖含量的增加能夠提高細(xì)胞滲透壓濃度[19],這也是S3307提高植物抗逆性的生理原因之一。

低溫脅迫導(dǎo)致豆科作物產(chǎn)量下降,趙晶晶等[10]、王新欣[23]研究表明,開(kāi)花期低溫降低了大豆產(chǎn)量,項(xiàng)洪濤等[14]指出苗期低溫降低了紅小豆產(chǎn)量,本研究得出相同結(jié)論,低溫處理1～5 d導(dǎo)致‘綠豐5號(hào)’單盆產(chǎn)量顯著下降11.58%～ 46.27%,‘綠豐2號(hào)’顯著下降12.74%～ 44.75%。預(yù)噴施S3307能緩解冷害引起的產(chǎn)量損失[4,9],本研究也得到相同結(jié)果,噴施S3307能有效緩解冷害對(duì)綠豆產(chǎn)量的影響,‘綠豐5號(hào)’處理1～5 d時(shí),單盆產(chǎn)量顯著提高6.85%～ 9.28%,‘綠豐2號(hào)’處理1～5 d時(shí),單盆產(chǎn)量顯著提高9.38%～ 16.01%。

4 結(jié) 論